Введение

В областях высокопроизводительного производства, таких как аэрокосмическая, энергетическая и химическая промышленность, производительность высокотемпературных сплавов напрямую определяет надежность и срок службы оборудования. Являясь отечественным профессиональным предприятием, занимающимся исследованиями и разработками специальных сплавов, Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. достигла замечательных результатов в исследованиях, разработках и индустриализации высокотемпературных сплавов на основе никеля и хрома Haynes230 благодаря накоплению технологий и технологическим инновациям. В этой статье будет проанализировано техническое расположение новых материалов Qingchuan в области сплавов Haynes230 с точки зрения технических принципов, управления процессом и примеров применения.

Технические характеристики сплава Haynes230 и проблемы НИОКР

Haynes230-это высокопрочный высокотемпературный сплав на основе твердого раствора Ni-Cr, основной состав которого включает 57% никеля, 22% хрома, 14% вольфрама и небольшое количество алюминия, титана и других элементов. Сплав демонстрирует превосходную прочность при высокой температуре, стойкость к окислению и термическую стабильность ниже 900 ° C. Его модуль упругости достигает 240 ГПа, а плотность составляет 8,2 г/см³. Однако его высокая твердость (HRC ≥ 35) и высокий модуль упругости приводят к вибрации во время резки. Локальная температура во время процесса шлифования может достигать более 800 ° C, что может легко вызвать поверхностное упрочнение или термические трещины.

Технические решения Qingchuan New Material

1. Контроль процесса плавления: гарантия чистоты и однородности ингредиентов

В новом материале Qingchuan используется двойной процесс вакуумной индукционной плавки (VIM) электрошлаковой переплавки (ESR). Содержание газа (такого как кислород и азот) в сплаве контролируется ниже 15 частей на миллион посредством многоступенчатой вакуумной обработки, а размер неметаллических включений ≤ 10 мкм. Например, при изготовлении поковок с турбинным диском GH4169 его двухступенчатый процесс старения (720 ° С) обеспечивает равномерное распределение размеров гамма-фазы в диапазоне 50-100 нм, что значительно повышает долговечность материала при высокой температуре.

2. Оптимизация параметров резки и шлифования: уменьшить тепловой эффект и износ инструмента

Для характеристик высокой твердости Haynes230, Qingchuan New Material разработала специальную библиотеку параметров обработки:

• Параметры резания: Скорость шпинделя 800-1200r/мин, подача 0,05-0,1 мм/r, глубина резания 0,5-1 мм, в сочетании с охлаждающей жидкостью высокого давления (давление ≥ 5 МПа), температура резания может быть снижена более чем на 30%.
• Параметры шлифования: Использование шлифовального круга CBN (размер частиц 120 #), скорость линии шлифовального круга 25-30 м/с, подача 0,01-0,02 мм/проход, охлаждение эмульсии может снизить шлифовальную силу на 15%, шероховатость поверхности Ra≤ 0,8 мкм.

3. Инновации в процессе термообработки: регулирование микроорганизации и производительности

Новый материал Qingchuan достигает равномерного осаждения γ-фазы с помощью обработки старения на твердый раствор (1120 ℃/2h воздушное охлаждение 760 ℃/16h воздушное охлаждение), так что прочность на растяжение материала при 1000 ℃ достигает 620 МПа, а удлинение ≥ 15%. Например, при производстве плиты камеры сгорания авиационного двигателя процесс термообработки приводит к тому, что вес материала увеличивается только на 0,2 мг/см² после испытания на окисление 900 ° C/100 ч, а антиокислительные свойства достигают международного передового уровня.

В-третьих, типичные случаи применения и техническая проверка

Случай 1: Производство деталей камеры сгорания авиационного двигателя

Qingchuan New Materials обеспечивает плит камеры сгорания Haynes230 для определенного типа турбовентиляторного двигателя. Благодаря оптимизации параметров процесса штамповки (температура 950 ° C, деформация 30%) и процесса сварки (аргоновая дуговая проволока), один проход деталей был достигнут 98,5%. После испытания на наземной платформе, деталь не имеет трещин после теплового цикла 1100 ° C/500 ч, а стабильность размеров лучше, чем проектные требования.

Случай 2: прецизионное литье лопаток газовой турбины

В ответ на сложную конструкцию внутренней полости лопасти тяжелой газовой турбины определенного типа, в новом материале Qingchuan используется технология направленного затвердевания, которая контролирует градиент температуры (≥ 50 ℃/см) и скорость вытягивания (3 мм/мин), чтобы сделать пластинку. Зона составляет более 85%. Низкий недельный усталостный срок службы достигает более 10 циклов, что на 40% больше, чем в традиционном процессе литья.

В-четвертых, технологические преимущества и отраслевая ценность

Техническое расположение Qingchuan New Material в области сплава Haynes230 отражает три основных преимущества:

• Полное управление процессом: От плавки, ковки, термической обработки до механической обработки, достигается оптимизация параметров процесса с замкнутым контуром.
• Решения на заказ: Предоставлять услуги по выбору материалов и проектированию процессов в соответствии с условиями работы клиента (температура, напряжение, среда).
• Возможности замены для локализации: Благодаря оптимизации ингредиентов и технологическим инновациям производительность продукта соответствует международным брендам первого уровня, а стоимость снижается более чем на 20%.

Заключение

Спрос на сплав Haynes230 будет продолжать расти по мере того, как аэрокосмическое и энергетическое оборудование будет развиваться в направлении более высоких температур и более высокой эффективности. Благодаря постоянным инвестициям в технологии и итерации процессов, Qingchuan New Material не только обеспечивает надежную материальную гарантию для высококачественного оборудования, но и вносит важный вклад в независимое и контролируемое развитие китайской индустрии высокотемпературных сплавов. В будущем, благодаря слиянию интеллектуального производства и технологии новых материалов, ожидается, что новые материалы Qingchuan достигнут новых прорывов в области высокотемпературных сплавов.